[发明专利]一种基于手机加速度传感器数据的计步方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于手机加速度传感器数据的计步方法和装置。

背景技术

随着人们物质文化水平的提高，个人的身体健康越来越瘦到人们的重视，走路和跑步成为人们喜爱的简单却行之有效的的运动方式之一。如何方便让自己知道走了多少步，跑了多远的路程，从而推算出自己的消耗了多少能量，需要什么的营养补充，还需要进行什么样的锻炼，达到健康管理自己目的。

目前基于android手机加速度传感器的运动计步软件已经越来越深得人们的喜爱，要实现上述的目标随之而来用户对软件计步的准确性的要求也越来越高。

android手机加速度传感器由于成本和生产的工艺流程存在很大的差异化，软件表现出来计步的准确率误差很大，主要原因是android手机的加速度传感器由于硬件成本的压力，导致出现了些低成本加速度传感器。

在低成本的加速度传感器中，有三个轴，分别为x轴，y轴和z轴，x轴和y轴方向的加速度灵敏度性能参数一般能够得到保证，但是Z轴方向的加速度灵敏度由于工艺的差异化灵敏度会比x轴，y轴的灵敏度差的很大。

由于手机软件的计步的准确性主要处决于手机加速度传感器的z轴的灵敏度，加上人们使用android手机的加速度传感器进行计步的时候有的是拿在手上，有的是放在口袋里，口袋有的紧，有的松等，各种不同的外部复杂环境对手机的加速度传感器的影响，产生很多冗余的数据，导致很多android手机的软件计步数有时候多出实际步数，有时候少于实际步数，给使用带来很大的误差，有时甚至根本没法使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于手机加速度传感器的计步方法和装置，以尽可能地正确进行计步。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种基于手机加速传感器数据的计步方法，包括：

步骤1：利用手机自带的三轴加速度传感器实时采集在X、Y、Z轴上各自的重力加速度数值；

步骤2：高通滤波以滤除以上重力加速度数值各自在X、Y、Z轴以外的其他轴上的分量；

步骤3：低通滤波以滤除环境噪声；

步骤4：获取经过高通滤波和低通滤波后的数据波形图；

步骤5：取峰值最大的Z轴作为主轴，根据Z轴数据得到阈值数据曲线，计算方法如下：th_n= (max(z_n-SR,z_n-SR+1,…,z_n-1)+ min(z_n-SR,z_n-SR+1,…,z_n-1))/2；

步骤6：检测主轴的加速度在下降的过程中与阈值曲线每个相交点，在这些相交时刻，记录三轴的数据，并组成三维向量，记为V₁=（x_t1,y_t1,z_t1）, V₂=（x_t2,y_t2,z_t2）,…, V_n=（ x_tn,y_tn,z_tn）；

当t_n-t_n-1<0.2秒时，V_n无效，对其进行剔除；

在保留下来的向量中，任意两个向量的相似度用以下公式计算：

其中，如果相邻三个向量中任意两个向量的相似度大于0.6，那么可以确定用户正在运动，且每个向量对应的时刻用户走了一步或者跑了一步。

一种基于手机加速传感器数据的计步装置，包括：

三维加速度获取单元，用于利用手机自带的三轴加速度传感器实时采集加速度传感器在X、Y、Z轴上各自的重力加速度数值；

过滤器单元，用于基于高通滤波滤除以上重力加速度数值各自在X、Y、Z轴以外的其他轴上的分量；

基于低通滤波滤除环境噪声；

数据处理单元，用于获取经过高通和低通滤波后的数据波形图；

取峰值最大的Z轴作为主轴，根据Z轴数据得到阈值数据曲线，计算方法如下：th_n= (max(z_n-SR,z_n-SR+1,…,z_n-1)+ min(z_n-SR,z_n-SR+1,…,z_n-1))/2；